第七章高聚物的力学性能
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dQTdS也应该是负值，说明了拉伸 过程中为什么放出热量。
由于理想高弹体拉伸时只引起熵变， 或者说只有熵的变化对理想高弹体的 弹性有贡献，也称这种弹性为熵弹性
2-3 橡胶的使用温度
• 在高于一定温度时，橡胶由于老化而
失去弹性；在低于一定温度时，橡胶 由于玻璃化而失去弹性。
• 如何改善橡胶的耐热性和耐寒性，即
系介于理想弹性体和理想粘性体之间， 也就是说，应变和应变速率同时与应 力有关，因此高分子材料常称为粘弹 性材料。
形变
线性高聚物
理想粘性体
t
理想弹性体
交联高聚物
G
时间
3-2 蠕变
• 蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用
下（拉力，压力，扭力等），材料的形 变随时间的增加而逐渐增大的现象。
• 蠕变过程包括下面三种形变：
要引起熵的变化。就是说，在外力作用 下，橡胶分子链由原来蜷曲无序的状态 变为伸直有序状态。熵由大变小，由无 序变有序；终态是不稳定体系，当外力 除去以后，就会自发地恢复到初态，也 就是说，橡皮由拉伸态恢复到原来状态 是熵增过程（自发过程），也就解释了 高弹形变为什么是可回复的。
• 既然拉伸时熵减小，dS 为负值，所以
第七章 高聚物的力学性能
第一节 概述 第二节 高弹性 第三节 粘弹性 第四节 极限力学行为（屈服、破坏与
强度）
形变性能 Deformation
弹性 Elasticity
普弹性 高弹性 High elasticity
粘性 Viscosity
线性粘弹性
静态 Static
粘弹性
Linear viscoelasticity
面使橡胶的熵随伸长而变化。
• 或者说：橡胶的张力是由于变形时内
能发生变化和熵发生变化引起的。
( S l) T , V [ l( G T ) l,P ] T , V [ l( G T ) T ,P ] l, V ( T f) l, V
f (ul)T,VT(T f)l,V
• 高弹性：小的应力作用下可发生很大
的可逆形变，是由内部构象熵变引起 的，所以也称熵弹性（橡胶具有高弹 性）
• 静态力学性能：在恒应力或恒应变情
况下的力学行为
• 动态力学性能：物体在交变应力下的
粘弹性行为
• 应力松弛：在恒应变情况下，应力随
时间的变化
• 蠕变：在恒应力下，物体的形变随时
间的变化
• 强度：材料所能承受的应力 • 韧性：材料断裂时所吸收的能量
1-2 表征材料力学性能的基本物理量
受 简单拉伸
力
F
方
式
l0
F
简单剪切
F θ F
均匀压缩
参数
, , , , ,
受 外力F是与截面 外力F是与界面 材料受到的 力 垂直，大小相等，平行，大小相 是围压力。 特 方向相反，作用 等，方向相反 点 在同一直线上的 的两个力。
两个力。
应变 应力
张应变：
柔 拉伸柔量： 切变柔量：
量
D 1
E
J 1 G
机械 强度
体积模量：
B P PV0 V
可压缩度：
1 B
1-3 高聚物力学性能的特点
• 1．高聚物材料具有所有已知材料
可变性范围最宽的力学性质，包括 从液体、软橡皮到很硬的固体，各 种高聚物对于机械应力的反应相差 很大，例如：
• PS制品很脆，一敲就碎（脆性）
• 尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易
破碎（韧性）
• 轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几
倍，力解除后基本恢复原状（弹性）
• 胶泥变形后，却完全保持Hale Waihona Puke Baidu的形状
（粘性）
• 高聚物力学性质的这种多样性，为不
同的应用提供了广阔的选择余地
• 2.高聚物力学性能的最大特点是
高弹性和粘弹性
（1）高聚物的高弹性：是由于高聚物极 大的分子量使得高分子链有许多不同的 构象，而构象的改变导致高分子链有其 特有的柔顺性。链柔性在性能上的表现 就是高聚物的高弹性。它与一般材料的 普弹性的差别就是因为构象的改变；形 变时构象熵减小，恢复时增加。内能在 高弹性形变中不起主要作用（它却是普 弹形变的主要起因）
• 弹性：对于理想弹性体来讲，其弹性
形变可用虎克定律来表示，即：应力 与应变成正比关系，应变与时间无关
• 粘性：在外力作用下，分子与分子之
间发生位移，理想的粘性流体其流动 形变可用牛顿定律来描述：应力与应 变速率成正比
• 普弹性：大应力作用下，只产生小的、
线性可逆形变，它是由化学键的键长， 键角变化引起的。与材料的内能变化 有关：形变时内能增加，形变恢复时， 放出能量，对外做功（玻璃态，晶态， 高聚物，金属，陶瓷均有这种性能）， 普弹性又称能弹性
3-1 高聚物的力学松弛现象
• 力学松弛——高聚物的力学性能随时
间的变化统称力学松弛
• 最基本的有：蠕变
应力松弛 滞后 力学损耗
• ①理想弹性体受外力后，平衡形变瞬
时达到，应变正比于应力，形变与时 间无关
• ②理想粘性体受外力后，形变是随时
间线性发展的，应变速率正比于应力
• ③高聚物的形变与时间有关，这种关
• ①任何增加分子链的活动性，削弱
分子间相互作用的措施都会使 T g
下降，
• ②任何降低聚合物结晶能力和结晶
速度的措施均会增加聚合物的弹性， 提高耐寒性（因为结晶就是高分子 链或链段规整排列，它会大大增加 分子间相互作用力，使聚合物强度 增加，弹性下降）
1.加增塑剂：削弱分子间作用力
如氯丁胶 T g -45℃，加葵二酸二丁酯 （-80℃）可使其的 T g -62℃；
（2）高聚物的粘弹性：指高聚物材料 不但具有弹性材料的一般特性，同时 还具有粘性流体的一些特性。弹性和 粘性在高聚物材料身上同时呈现得特 别明显。
• 高聚物的粘弹性表现在它有突出的力
学松弛现象，在研究它的力学性能时 必须考虑应力、应变与时间的关系。 温度对力学性能也是非常重要的因素
• 描述粘弹性高聚物材料的力学行为
（氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-， 天然橡胶用过氧化物或辐射交联，交 联键为-C-C-）
二. 降低 T g ，避免结晶，改善耐寒性
耐寒性不足的原因是由于在低温下橡胶 会发生玻璃化转变或发生结晶，而导致 橡胶变硬变脆，丧失弹性。 而导致聚合物玻璃化的原因是分子互相 接近，分子间互相作用力加强，以致链 段的运动被冻结，因此:
必须同时考虑应力、应变、时间和 温度四个参数。高聚物材料的力学 性能对时间和温度的强烈依赖性是 研究其力学性能中要着重弄清的问 题，也是进行高聚物材料的测试及 使用时必须十分注意的问题。
第二节 高弹性
• 2-1 高弹性的特点 • 2-2 平衡态高弹性热力学分析 • 2-3 橡胶的使用温度
2-1 高弹性的特点
• 高弹态是高聚物所特有的，是基于链段
运动的一种力学状态，可以通过高聚物 在一定条件下，通过玻璃化转变而达到
• 处于高弹态的高聚物表现出独特的力学
性能——高弹性
• 这是高聚物中一项十分难能可贵的性能
• 橡胶就是具有高弹性的材料，高弹性
的特征表现在：
• ①弹性形变大，可高达1000%，而金
属材料的普弹形变不超过1%
viscoelasticity
动态 Dynamic
非线性粘弹性
Non-Linear viscoelasticity
应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗
断裂性能 Fracture
强 度 Strength 韧 性 Toughness
常用术语：
• 力学行为：指施加一个外力在材料上，
它产生怎样的形变（响应）
• 形变性能：非极限情况下的力学行为 • 断裂性能：极限情况下的力学行为
如用磷酸三甲酚酯（-64℃）可使其
T g -57℃。
可见增塑效果不仅与增塑剂结构有关， 还与它本身 有关T g ，增塑剂 的 T g 越 低，则增塑聚合物的 也T g 越低。
• 注意增塑剂的副作用
它使分子链活动性增加，也为形成 结晶结构创造了条件，所以用增塑 剂降低 T g 的同时，也要考虑结晶形 成的可能性。
OC H 2
(5)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶
CH3 O Si
CH3
• 2.改变取代基结构 • 带有供电子取代基的橡胶易氧化：
天然橡胶、丁苯橡胶
• 带有吸电子取代基的橡胶不易氧化：
氯丁橡胶、氟橡胶
• 3.改变交联链的结构
• 原则：含硫少的交联链键能较大，耐
热性好，如果交联键是C-C或C-O，键 能更大，耐热性更好。
• ②弹性模量小，106~7
达因 cm2
，而且随绝对
温度升高而升高；而金属材料的弹性
模量达 ，而且随绝对温度升 1011~12达因 cm2 高而降低
• ③在快速拉伸时（绝热过程），高聚
物温度上升；而金属材料温度下降。 如果把橡胶薄片拉长，把它贴在嘴唇 或面颊上，就会感到橡皮在伸长时发 热，回缩时吸热。
l l0 l0
真应变：
l dl i l l0 i
张应力： F
A0
真应力：
F A
切应变：
压缩应变：
r tg
是偏斜角
V V0
切应力：
s
F A0
压力P
弹 杨氏模量： 切变模量：
性 模
E F A0 l l0
量 泊淞比：
G＝s F r A0tg
m m l l
横向单向单位宽度的 纵向单位宽度的增加
• 这就是橡胶热力学方程式 • 实验时用 f 当纵坐标，T为横坐标，
作 f ~ T 图：
f
77%
33%
11%
4%
固定拉伸时的张力－温度曲线
T (K )
• 截距为 ；斜率为 u ( l ) T ,V
f () T l ,V
。
• 发现各直线外推到 T0 时均通过原
点，即截距为0
• 得： f T(TS)l,V • 所以橡胶拉伸时，内能几乎不变，而主
2-2 平衡态高弹形变的热力学分析
• 高弹形变可分为平衡态形变（可逆）
和非平衡态形变（不可逆）两种
• 假设橡胶被拉伸时发生高弹形变，除
去外力后可完全回复原状，即变形是 可逆的，所以可用热力学第一定律和 第二定律来进行分析
u
S
f (l)T,VT(l)T,V
• 物理意义：外力作用在橡胶上，一方
面使橡胶的内能随伸长而变化，一方
为了改善其耐老化性能我们采取 1.改变橡胶主链结构 (1)主链不含双键
乙丙橡胶： CH2 CH2 CH CH2
CH3
丙烯睛—丙烯酸酯胶：
CH2
CH CN
CH2 CH RO C O
(2)主链上含双键较少的丁基橡胶（异丁 烯与异戊二烯）
(3)主链上含S原子的聚硫橡胶
CH2 CH2 S S SS
(4)主链上含有O原子的聚醚橡胶
普弹形变、高弹形变、粘性流动
• ⑴普弹形变 1
高分子材料受到外力作用时，分子链
内部键长和键角立刻发生变化，形变
量很小，外力除去后，普弹形变立刻 完全恢复，与时间无关。
普弹形变
1
G1
应力 普弹形变模量
• 示意图
1
t1
t2
t
• ⑵高弹形变 2
扩大其使用温度的范围是十分重要的。
一.改善高温耐老化性能，提高耐热性 硫化的橡胶具有交联的网状结构，除非 分子链断裂或交联链破坏，否则不会流 动的，硫化橡胶耐热性似乎是好的。但 实际硫化橡胶在120℃已难以保持其物理 机械性能，170~180℃时已失去使用价 值，为什么呢？橡胶主链中含有大量双 键，易被臭氧破坏而裂解，双键旁的α 次甲基上的氢容易被氧化而降解或交联
2.用共聚法
聚苯乙烯有大的侧基，所以主链内旋转 难，较刚性，T g 高于室温，但共聚后 的丁苯橡胶为-53℃
聚丙烯晴有极性，所以主链内旋转难， 较刚性， 高于T g 室温，用丁二烯与丙 烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃
3.降低聚合物结晶能力 线型聚乙烯分子链很柔，T g 很低，但由 于规整度高，所以结晶，聚乙烯难以当 橡胶用，引入体积较小的非极性取代基 甲基来破坏其聚乙烯分子链的规整性， 从而破坏其结晶性，这就是乙烯与丙烯 共聚橡胶 T g =-60℃。
• 通过破坏链的规整性来降低聚合物
结晶能力，改善了弹性但副作用是
有损于强度。
第三节 粘弹性
• 3-1 松弛现象 • 3-2 蠕变 • 3-3 应力松弛 • 3-4 滞后 • 3-5 力学损耗 • 3-6 测定粘弹性的方法 • 3-7 粘弹性模型 • 3-8 粘弹性与时间、温度的关系（时温等效） • 3-9 波尔兹曼迭加原理
• ④形变与时间有关，橡胶受到外力
（应力恒定）压缩或拉伸时，形变总 是随时间而发展，最后达到最大形变， 这种现象叫蠕变。
• 原因：由于橡胶是长链分子，整个分
子的运动都要克服分子间的作用力和 内摩擦力，高弹形变就是靠分子链段 运动来实现的。整个分子链从一种平 衡状态过度到与外力相适应的平衡状 态，可能需要几分钟，几小时甚至几 年。也就是说在一般情况下形变总是 落后与外力，所以橡胶形变需要时间
由于理想高弹体拉伸时只引起熵变， 或者说只有熵的变化对理想高弹体的 弹性有贡献，也称这种弹性为熵弹性
2-3 橡胶的使用温度
• 在高于一定温度时，橡胶由于老化而
失去弹性；在低于一定温度时，橡胶 由于玻璃化而失去弹性。
• 如何改善橡胶的耐热性和耐寒性，即
系介于理想弹性体和理想粘性体之间， 也就是说，应变和应变速率同时与应 力有关，因此高分子材料常称为粘弹 性材料。
形变
线性高聚物
理想粘性体
t
理想弹性体
交联高聚物
G
时间
3-2 蠕变
• 蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用
下（拉力，压力，扭力等），材料的形 变随时间的增加而逐渐增大的现象。
• 蠕变过程包括下面三种形变：
要引起熵的变化。就是说，在外力作用 下，橡胶分子链由原来蜷曲无序的状态 变为伸直有序状态。熵由大变小，由无 序变有序；终态是不稳定体系，当外力 除去以后，就会自发地恢复到初态，也 就是说，橡皮由拉伸态恢复到原来状态 是熵增过程（自发过程），也就解释了 高弹形变为什么是可回复的。
• 既然拉伸时熵减小，dS 为负值，所以
第七章 高聚物的力学性能
第一节 概述 第二节 高弹性 第三节 粘弹性 第四节 极限力学行为（屈服、破坏与
强度）
形变性能 Deformation
弹性 Elasticity
普弹性 高弹性 High elasticity
粘性 Viscosity
线性粘弹性
静态 Static
粘弹性
Linear viscoelasticity
面使橡胶的熵随伸长而变化。
• 或者说：橡胶的张力是由于变形时内
能发生变化和熵发生变化引起的。
( S l) T , V [ l( G T ) l,P ] T , V [ l( G T ) T ,P ] l, V ( T f) l, V
f (ul)T,VT(T f)l,V
• 高弹性：小的应力作用下可发生很大
的可逆形变，是由内部构象熵变引起 的，所以也称熵弹性（橡胶具有高弹 性）
• 静态力学性能：在恒应力或恒应变情
况下的力学行为
• 动态力学性能：物体在交变应力下的
粘弹性行为
• 应力松弛：在恒应变情况下，应力随
时间的变化
• 蠕变：在恒应力下，物体的形变随时
间的变化
• 强度：材料所能承受的应力 • 韧性：材料断裂时所吸收的能量
1-2 表征材料力学性能的基本物理量
受 简单拉伸
力
F
方
式
l0
F
简单剪切
F θ F
均匀压缩
参数
, , , , ,
受 外力F是与截面 外力F是与界面 材料受到的 力 垂直，大小相等，平行，大小相 是围压力。 特 方向相反，作用 等，方向相反 点 在同一直线上的 的两个力。
两个力。
应变 应力
张应变：
柔 拉伸柔量： 切变柔量：
量
D 1
E
J 1 G
机械 强度
体积模量：
B P PV0 V
可压缩度：
1 B
1-3 高聚物力学性能的特点
• 1．高聚物材料具有所有已知材料
可变性范围最宽的力学性质，包括 从液体、软橡皮到很硬的固体，各 种高聚物对于机械应力的反应相差 很大，例如：
• PS制品很脆，一敲就碎（脆性）
• 尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易
破碎（韧性）
• 轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几
倍，力解除后基本恢复原状（弹性）
• 胶泥变形后，却完全保持Hale Waihona Puke Baidu的形状
（粘性）
• 高聚物力学性质的这种多样性，为不
同的应用提供了广阔的选择余地
• 2.高聚物力学性能的最大特点是
高弹性和粘弹性
（1）高聚物的高弹性：是由于高聚物极 大的分子量使得高分子链有许多不同的 构象，而构象的改变导致高分子链有其 特有的柔顺性。链柔性在性能上的表现 就是高聚物的高弹性。它与一般材料的 普弹性的差别就是因为构象的改变；形 变时构象熵减小，恢复时增加。内能在 高弹性形变中不起主要作用（它却是普 弹形变的主要起因）
• 弹性：对于理想弹性体来讲，其弹性
形变可用虎克定律来表示，即：应力 与应变成正比关系，应变与时间无关
• 粘性：在外力作用下，分子与分子之
间发生位移，理想的粘性流体其流动 形变可用牛顿定律来描述：应力与应 变速率成正比
• 普弹性：大应力作用下，只产生小的、
线性可逆形变，它是由化学键的键长， 键角变化引起的。与材料的内能变化 有关：形变时内能增加，形变恢复时， 放出能量，对外做功（玻璃态，晶态， 高聚物，金属，陶瓷均有这种性能）， 普弹性又称能弹性
3-1 高聚物的力学松弛现象
• 力学松弛——高聚物的力学性能随时
间的变化统称力学松弛
• 最基本的有：蠕变
应力松弛 滞后 力学损耗
• ①理想弹性体受外力后，平衡形变瞬
时达到，应变正比于应力，形变与时 间无关
• ②理想粘性体受外力后，形变是随时
间线性发展的，应变速率正比于应力
• ③高聚物的形变与时间有关，这种关
• ①任何增加分子链的活动性，削弱
分子间相互作用的措施都会使 T g
下降，
• ②任何降低聚合物结晶能力和结晶
速度的措施均会增加聚合物的弹性， 提高耐寒性（因为结晶就是高分子 链或链段规整排列，它会大大增加 分子间相互作用力，使聚合物强度 增加，弹性下降）
1.加增塑剂：削弱分子间作用力
如氯丁胶 T g -45℃，加葵二酸二丁酯 （-80℃）可使其的 T g -62℃；
（2）高聚物的粘弹性：指高聚物材料 不但具有弹性材料的一般特性，同时 还具有粘性流体的一些特性。弹性和 粘性在高聚物材料身上同时呈现得特 别明显。
• 高聚物的粘弹性表现在它有突出的力
学松弛现象，在研究它的力学性能时 必须考虑应力、应变与时间的关系。 温度对力学性能也是非常重要的因素
• 描述粘弹性高聚物材料的力学行为
（氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-， 天然橡胶用过氧化物或辐射交联，交 联键为-C-C-）
二. 降低 T g ，避免结晶，改善耐寒性
耐寒性不足的原因是由于在低温下橡胶 会发生玻璃化转变或发生结晶，而导致 橡胶变硬变脆，丧失弹性。 而导致聚合物玻璃化的原因是分子互相 接近，分子间互相作用力加强，以致链 段的运动被冻结，因此:
必须同时考虑应力、应变、时间和 温度四个参数。高聚物材料的力学 性能对时间和温度的强烈依赖性是 研究其力学性能中要着重弄清的问 题，也是进行高聚物材料的测试及 使用时必须十分注意的问题。
第二节 高弹性
• 2-1 高弹性的特点 • 2-2 平衡态高弹性热力学分析 • 2-3 橡胶的使用温度
2-1 高弹性的特点
• 高弹态是高聚物所特有的，是基于链段
运动的一种力学状态，可以通过高聚物 在一定条件下，通过玻璃化转变而达到
• 处于高弹态的高聚物表现出独特的力学
性能——高弹性
• 这是高聚物中一项十分难能可贵的性能
• 橡胶就是具有高弹性的材料，高弹性
的特征表现在：
• ①弹性形变大，可高达1000%，而金
属材料的普弹形变不超过1%
viscoelasticity
动态 Dynamic
非线性粘弹性
Non-Linear viscoelasticity
应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗
断裂性能 Fracture
强 度 Strength 韧 性 Toughness
常用术语：
• 力学行为：指施加一个外力在材料上，
它产生怎样的形变（响应）
• 形变性能：非极限情况下的力学行为 • 断裂性能：极限情况下的力学行为
如用磷酸三甲酚酯（-64℃）可使其
T g -57℃。
可见增塑效果不仅与增塑剂结构有关， 还与它本身 有关T g ，增塑剂 的 T g 越 低，则增塑聚合物的 也T g 越低。
• 注意增塑剂的副作用
它使分子链活动性增加，也为形成 结晶结构创造了条件，所以用增塑 剂降低 T g 的同时，也要考虑结晶形 成的可能性。
OC H 2
(5)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶
CH3 O Si
CH3
• 2.改变取代基结构 • 带有供电子取代基的橡胶易氧化：
天然橡胶、丁苯橡胶
• 带有吸电子取代基的橡胶不易氧化：
氯丁橡胶、氟橡胶
• 3.改变交联链的结构
• 原则：含硫少的交联链键能较大，耐
热性好，如果交联键是C-C或C-O，键 能更大，耐热性更好。
• ②弹性模量小，106~7
达因 cm2
，而且随绝对
温度升高而升高；而金属材料的弹性
模量达 ，而且随绝对温度升 1011~12达因 cm2 高而降低
• ③在快速拉伸时（绝热过程），高聚
物温度上升；而金属材料温度下降。 如果把橡胶薄片拉长，把它贴在嘴唇 或面颊上，就会感到橡皮在伸长时发 热，回缩时吸热。
l l0 l0
真应变：
l dl i l l0 i
张应力： F
A0
真应力：
F A
切应变：
压缩应变：
r tg
是偏斜角
V V0
切应力：
s
F A0
压力P
弹 杨氏模量： 切变模量：
性 模
E F A0 l l0
量 泊淞比：
G＝s F r A0tg
m m l l
横向单向单位宽度的 纵向单位宽度的增加
• 这就是橡胶热力学方程式 • 实验时用 f 当纵坐标，T为横坐标，
作 f ~ T 图：
f
77%
33%
11%
4%
固定拉伸时的张力－温度曲线
T (K )
• 截距为 ；斜率为 u ( l ) T ,V
f () T l ,V
。
• 发现各直线外推到 T0 时均通过原
点，即截距为0
• 得： f T(TS)l,V • 所以橡胶拉伸时，内能几乎不变，而主
2-2 平衡态高弹形变的热力学分析
• 高弹形变可分为平衡态形变（可逆）
和非平衡态形变（不可逆）两种
• 假设橡胶被拉伸时发生高弹形变，除
去外力后可完全回复原状，即变形是 可逆的，所以可用热力学第一定律和 第二定律来进行分析
u
S
f (l)T,VT(l)T,V
• 物理意义：外力作用在橡胶上，一方
面使橡胶的内能随伸长而变化，一方
为了改善其耐老化性能我们采取 1.改变橡胶主链结构 (1)主链不含双键
乙丙橡胶： CH2 CH2 CH CH2
CH3
丙烯睛—丙烯酸酯胶：
CH2
CH CN
CH2 CH RO C O
(2)主链上含双键较少的丁基橡胶（异丁 烯与异戊二烯）
(3)主链上含S原子的聚硫橡胶
CH2 CH2 S S SS
(4)主链上含有O原子的聚醚橡胶
普弹形变、高弹形变、粘性流动
• ⑴普弹形变 1
高分子材料受到外力作用时，分子链
内部键长和键角立刻发生变化，形变
量很小，外力除去后，普弹形变立刻 完全恢复，与时间无关。
普弹形变
1
G1
应力 普弹形变模量
• 示意图
1
t1
t2
t
• ⑵高弹形变 2
扩大其使用温度的范围是十分重要的。
一.改善高温耐老化性能，提高耐热性 硫化的橡胶具有交联的网状结构，除非 分子链断裂或交联链破坏，否则不会流 动的，硫化橡胶耐热性似乎是好的。但 实际硫化橡胶在120℃已难以保持其物理 机械性能，170~180℃时已失去使用价 值，为什么呢？橡胶主链中含有大量双 键，易被臭氧破坏而裂解，双键旁的α 次甲基上的氢容易被氧化而降解或交联
2.用共聚法
聚苯乙烯有大的侧基，所以主链内旋转 难，较刚性，T g 高于室温，但共聚后 的丁苯橡胶为-53℃
聚丙烯晴有极性，所以主链内旋转难， 较刚性， 高于T g 室温，用丁二烯与丙 烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃
3.降低聚合物结晶能力 线型聚乙烯分子链很柔，T g 很低，但由 于规整度高，所以结晶，聚乙烯难以当 橡胶用，引入体积较小的非极性取代基 甲基来破坏其聚乙烯分子链的规整性， 从而破坏其结晶性，这就是乙烯与丙烯 共聚橡胶 T g =-60℃。
• 通过破坏链的规整性来降低聚合物
结晶能力，改善了弹性但副作用是
有损于强度。
第三节 粘弹性
• 3-1 松弛现象 • 3-2 蠕变 • 3-3 应力松弛 • 3-4 滞后 • 3-5 力学损耗 • 3-6 测定粘弹性的方法 • 3-7 粘弹性模型 • 3-8 粘弹性与时间、温度的关系（时温等效） • 3-9 波尔兹曼迭加原理
• ④形变与时间有关，橡胶受到外力
（应力恒定）压缩或拉伸时，形变总 是随时间而发展，最后达到最大形变， 这种现象叫蠕变。
• 原因：由于橡胶是长链分子，整个分
子的运动都要克服分子间的作用力和 内摩擦力，高弹形变就是靠分子链段 运动来实现的。整个分子链从一种平 衡状态过度到与外力相适应的平衡状 态，可能需要几分钟，几小时甚至几 年。也就是说在一般情况下形变总是 落后与外力，所以橡胶形变需要时间